DE2534276A1

DE2534276A1 - Anordnung fuer eine elektronische zuendanlage eines verbrennungsmotors, insbesondere eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE2534276A1
Application number: DE19752534276
Authority: DE
Inventors: Louis Chateau
Original assignee: Ducellier et Cie
Current assignee: Ducellier et Cie
Priority date: 1974-07-31
Filing date: 1975-07-31
Publication date: 1976-02-12
Also published as: US4020816A; NL7508272A; JPS5137335A; ES439792A2; GB1521072A; IT1054646B

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. RWeickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

XI

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

DUCBLLIER et Cie.

23, rue Alexandre Dumas

F-75 526 Paris Cedex 11

Anordnung für eine elektronische Zündanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

(Zusatz zu P 24 33 462.1)

Das Hauptpatent (Dt.-Anm. P 24 33 462.1) bezieht sich

auf eine Anordnung für eine elektronische Zündanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Energieverstärkungselement, welches durch ein Zündsignal gesteuert ist und welches während einer Anlaßphase und durch Hinzufügen einer Hilfsspeisequelle eine Speisespannung abzugeben vermag, deren Wert höher ist als der Wert der normalen Verbrauchsspannung. Diese Anordnung ist durch Schutzeinrichtungen geschützt, die während einer Zeitspanne unwirksam sind, deren Dauer durch eine Verzögerungsschaltung festgelegt ist und der Erzielung eines ausreichenden

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Stromes in der Primärwicklung einer Zündspule entsprichtj&rner vermag sie einen Zündfunken an den Elektroden zumindest einer Zündkerze am Ende der betreffenden Verzögerungszeitspanne erzeugen_? wenn die betreffende Schutzeinrichtung erneut zur Wirkung kommt.

Gemäß der im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsform enthält die betreffende Anordnung zwei Verzögerungskreise und demgemäß zwei Kondensatoren; diese Kondensatoren können jedoch nicht entsprechend den gegenwärtigen Techniken integriert werden, was einer optimalen Ausführung im Falle der integrierten Schaltung entgegensteht.

Diese Ausnutzung der Verzögerungszeitspanne ermöglicht nicht, das Tastverhältnis des Ladesignals der Spule zu ändern, damit ein regulierter Stromverbrauch während des Zündbetriebs erzielt wird.

Darüber hinaus ist die Energieverstärkerstufe nicht gegen die Ausbildung von Hochfrequenzschwingungen geschützt, die im Augenblick der Zündung auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Nachteile eine Anordnung für eine elektronische Zündanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere für Kraftfahrzeuge, zu schaffen.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe ausgehend von einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 des Hauptpatents .... (Dt.-Anm. P Zk 33 462.1) erfindungsgemäß dadurch, daß die Einrichtung zur Aufhebung des Schutzes des Verstärkerelements eine Verknüpfungsschaltung ist, die Informations-

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signale der das Zündsignal steuernden Verzögerungsschaltung und Informationssignale der Schutzschaltung für den Schutz des Verstärkerelements erhält, derart, daß in dem Fall, daß die Schutzschaltung eine normale Speisespannung führt, eines von zwei weiteren Informationssignalen die Ausbildung eines Steuersignals für einen Transistor steuert, der die Eingangsstufe des V_erstärkerelements bildet, während in dem Fall, daß die Schutzschaltung einer erhöhten Speisespannung unterworfen ist, durch Inversion des dritten Informationssignals der genannte Transistor derart gesteuert wird, daß bei oberhalb eines bestimmten Wertes liegender Speisespannung die Ladezeit der Zündspule sehr deutlich vermindert ist, und daß eine dritte Diode zwischen dem Emitter eines in Reihe mit der Primärwicklung der Hochspannungszündspule liegenden Transistors und der Basis des die Eingangsstufe des Verstärkerelements bildenden Transistors angeschlossen ist, wobei der betreffenden dritten Diode ein Kondensator mit seinen Belegungen derart parallelgeschaltet ist, daß der Schutz der genannten Transistoren sichergestellt ist, währenddessen die Spannung im Primärkreis der Zündspule negativ ist aufgrund von kurzzeitigen Überspannungen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Anordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 zeigt in einem Signaldiagramm die an verschiedenen Schaltungspunkten der Anordnung auftretenden Signale. Fig. 3 zeigt in einem Signaldiagramm die an verschiedenen Punkten in der Anordnung auftretenden Signale, wobei die Zündsignale am Ausgang einer Verzögerungsschaltung abgenommen sind.

Fig. 4 zeigt in einem Schaltplan eine Ausführungsform der Anordnung gemäß dem Hauptpatent mit dem Schutz der Transistoren

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des Verstärkerelements.

Gemäß dem Hauptpatent enthält die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ein ZUndsignal-Auslöseorgan 7 und eine Verzögerungsschaltung 31, bezüglich der auch gesagt werden kann, daß sie eine "eingebaute Verweilzeit" besitzt, wie dies insbesondere in der FR-PS 1 451 436 beschrieben ist. Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält ferner eine Schutzeinrichtung 32, eine diesen Schutz aufhebende Einrichtung bzw. Anordnung 33, einen Verstärker 36, einen ZUndkondensator 12, eine Zündspule und ihren Strombegrenzungswiderstand 4.

Entsprechend der Erfindung und gemäß Fig. 1 ist die Einrichtung 33 zur Aufhebung des Schutzes in vorteilhafter Weise durch einfache stromverbrauchende Verknüpfungselemente gebildet, wie durch Inverter 40, 41 und durch NAND-Glieder 37, 38, 39.

Die betreffende Einrichtung 33 nimmt eingangsseitig die Informationen bzw. Informationssignale x2, x1, y auf, die von der Verzögerungsschaltung 31, dem Zündauslöseorgan 7 und der Schutzeinrichtung 32 abgegeben worden sind. Jedes Informationssignal besitzt einen von zwei Zuständen 0 und 1.

Diese Zustände sind in folgender Weise festgelegt: Wenn die Schutzschaltung 32 eine oberhalb eines bestimmten Wertes liegende Speisespannung abgibt, wie 20V, befindet sich das Informationssignal y im Zustand 0; im anderen Fall, d.h. dann, wenn die Spannung unterhalb von 20V liegt, befindet sich das Informationssignal y im Zustand 1.

Wenn die Verzögerungsschaltung 31 wirksam ist, und zwar am Schaltungspunkt B, befindet sich das Informationssignal x2 im

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Zustand O, und wenn die Verzögerungsschaltung nicht wirksam ist, befindet sich das Informationssignal x2 im Zustand 1.

In gleicher Weise befindet sich am Schaltungspunkt A das Informationssignal x1 im Zustand 0 oder im Zustand 1 entsprechend der Stellung des Auslöseorgans 7.

Der Zustand ζ des Transistors 40 ist eine Funktion der Kombination der verschiedenen Zustände der Informationssignale x1, x2 und y.

Die betreffende Anordnung arbeitet somit in folgender Weise: Für eine Speisespannung unterhalb von 20V befindet sich das Informationssignal y im Zustand 1; das Operations-VerknUpfungsglied 37 erhält dieses Verknüpfungssignal unter seinem Zustand 1, während das Operations-Verknüpfungsglied 38 dieses Informationssignal unter seinem Zustand 0 erhält, und zwar auf Grund des Vorhandenseins des Inverters 41. Das Operations-Verknüpfungsglied 38 spielt keine Rolle, und das von dem Operations-Verknüpfungsglied 37 abgegebene Signal hängt vom Zustand des Informationssignals x1 ab. Dies bedeutet, daß dann, wenn das Informationssignal x1 sich im Zustand 1 befindet, das Informationssignal vom Ausgang des Inverters 40 sich im Zustand befindet und daß demgemäß das Informationssignal am Ausgang des Operations-Verknüpfungsgliedes 37 sich im Zustand 1 befindet, während sich das Ausgangssignal des Operations-Verknüpfungsgliedes 38 im Zustand 1 befindet, womit das Operations-Verknüpfungsglied 39 zwei Informationssignale entsprechend dem Zustand 1 erhält und ein Informationssignal entsprechend dem Zustand 0 abgibt. Der Transistor 40, der dieses Ausgangsinformationssignal des Operations-Verknüpfungsgliedes 39 aufnimmt, ist daher gesperrt. Das von diesem Transistor abgegebene

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Informationssignal ζ befindet sich daher im Zustand 1. Die Transistoren 5 und 6 sind daher leitend und schaffen einen Stromkreis, in welchem die Primärwicklung 2 der Zündspule 1 liegt. Dieser Stromkreis ist solange vorhanden, bis das Informationssignal x1 im Zustand 0 auftritt. In diesem Fall tritt dann das Informationssignal ζ im Zustand 0 auf, da ja der Transistor 40 leitend ist. Die Transistoren 5 und 6 sind dann gesperrt. Während des Auftretens der Abfallflanke des Informationssignals x1 wird ein Zündfunke erzeugt.

Wenn die Speisespannung über 20V liegt, ist die Schutzeinrichtung 32 wirksam; das Informationssignal y tritt mit dem Pegel 0 bzw. dem entsprechenden Zustand auf, und das von dem Operations-Verknüpfungsglied 37 aufgenommene Informationssignal befindet sich daher im Zustand 0, während das von Operations-Verknüpfungsglied 38 aufgenommene Verknüpfungssignal sich im Zustand 1 befindet. Das Operations-Verknüpfungsglied 37 spielt daher keine Rolle; lediglich das Operations-Verknüpfungsglied 38 hat eine Wirkung. Das Signal ζ ist daher eine Funktion des Informationssignals x2, welches von der Verzögerungsschaltung 31 abgegeben wird. Dies bedeutet, daß dann, wemdas Informationssignal x2 sich im Zustand 0 befindet, das Informationssignal ζ sich im Zustand 1 befindet und daß die Zündspule sich gewissermaßen auflädt, und daß dann, wenn das Informationssignal x2 sich im Zustand 1 befindet, das Informationssignal ζ sich im Zustand 0 befindet und der Zündpunkt auf den Augenblick gelegt ist, in welchem die Flanke des Informationssignals x2 ansteigt.

Gemäß einer Variante und insbesondere für den Fall, daß die Zündsignale x1 nicht unmittelbar ausnutzbar sind, um den Start der Aufladung der Zündspule zu steuern, wird das erwünschte

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Ergebnis dadurch erzielt, daß die Verbindung zwischen dem Schaltungspunkt A und der Einrichtung 33 aufgehoben wird und daß der Anschlußpunkt A mit dem Schaltungspunkt B verbunden wird. In diesem Fall ist x1 = x2 (was in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist). Die Arbeitsweise ist damit folgende: Wenn das Operations-VerknUpfungsglied das Informationssignal y=1 aufnimmt, ist das Signal x2, welches zur Wirkung kommt, jenes, welches durch den Inverter ^O hindurch gelangt. Wenn das Verknüpfungsglied 37 das Signal y=0 erhält, wird das Verknüpfungsglied 38 wirksam, da das Signal x2 von dem betreffenden Verknüpfungsglied 38 unmittelbar aufgenommen wird. Dies bedeutet gemäß Fig. 3, daß dann, wenn die Schutzeinrichtung 33 nicht in Betrieb ist, der Zündpunkt bei der Abfallflanke des Signals χ2Γ während er bei in Betrieb befindlicher Schutzeinrichtung bei der Anstiegsflanke des Signals x2 liegt.

Bei diesen beiden Anordnungen lädt sich die Spule innerhalb der in Fig. 2 und 3 schraffierten Zonen. Die betreffenden Anordnungen ermöglichen daher, den Verbrauch des die Spule durchfließenden Stromes zu begrenzen und demgemäß die betreffende Spule zu schützen, wenn die Speisespannung sehr bedeutend ist.

Gemäß der im Hauptpatent beschriebenen Ausführungsform sind die Schutzeinrichtungen zun Schutz vor einer zufälligen Polungsumkehr der Zusatz- bzw. Hilfsspeisequelle zum einen durch eine Diode gebildet, die in Durchlaßrichtung zwischen dem Pluspol der Anordnung und dem Kollektor des die Eingangsstufe des Verstärke relements bildenden Transistors liegt. Zum anderen sind die betreffenden Schutzeinrichtungen durch eine Diode gebildet, die in Durchlaßrichtung zwischen dem Emitter des Transistors, der in Reihe mit der Primärwicklung der Hochspannungsspule

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liegt, und dem Minuspol der Anordnung liegt. Damit ist bei dieser Ausführungsform die Verstärkerstufe nicht gegen die Ausbildung von Hochfrequenzschwingungen geschützt, die im Zündmoment auftreten können. Dasselbe trifft für die in der vorliegenden Fig. 1 dargestellte Anordnung zu.

Durch die vorliegende Erfindung wird nun vorgeschlagen, diesen Mangel zu beheben, und zwar dadurch, daß eine dritte Diode hinzugefügt wird, die in Durchlaßrichtung zwischen dem Emitter des Transistors, der in Reihe mit der Primärwicklung der Hochspannung swicklung liegt, und der Basis des Transistors liegt, welcher die Eingangsstufe des Verstärkerelements bildet, und daß ein Kondensator der betreffenden dritten Diode parallelgeschaltet ist.

Gemäß dem Hauptpatent enthält eine derartige Anordnung, wie dies Fig. 4 zeigt, in bekannter Weise eine Spannungserhöhungsspule bzw. Hochspannungsspule 1 mit einer Primärwicklung 2 und einer Sekundärwicklung 3» einem Strombegrenzungswiderstand 4, eine Steuerschaltung, die mit der Primärwicklung 2 der Spule 1 verbunden ist und die einen Umschalttransistor 5, einen Verstärkungstransistor 6 zur Verstärkung des ZUndauslösesignals, einen Steuertransistor 17 und ein Auslöseorgan 7 für eine Zündauslösung enthält.

Die Basis des Steuertransistors 15 ist an einer Schaltung angeschlossen, die als "eingebaute Verweilzeit-Schaltung" zu bezeichnen ist und die eine Diode 20 enthält, welche im Entladekreis eines Kondensators 21 liegt, und zwar mit solcher Polung, daß sie im Ladekreis des betreffenden Kondensators in Sperrichtung beansprucht ist, in welchem ein Strom über die Widerstände 22 und 23 und die Emitter-Basis-Strecke des

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Transistors 17 fließt.

Eine zweite Schaltung, die mit "eingebaute Verweilzeit-Schaltung" zu bezeichnen ist, besteht aus einem Transistor 26, einem Kondensator 27, einer Diode 30 und zwei Widerständen 28 und 29. Diese Schaltung steuert die Basis des Transistors 17, wenn die ZENER-Diode 24 wirksam ist, und zwar währenddessen zusätzlich eine Speisequelle vorhanden ist.

Gemäß dem Hauptpatent erfolgt der Schutz gegen Umpolungen bzw. Polungsvertauschungen, wenn eine Speisequelle der Verstärkerstufe hinzugefügt ist, mittels der beiden Dioden 14 und 18. Dabei hat sich herausgestellt, daß allein mittels dieser beiden Dioden der Schutz der Transistoren 5 und 6 insbesondere dann nicht wirksam wird, wenn die Spannung der Primärwicklung der Spule auf Grund von Stoßspannungen bzw. verübergehenden Überspannungen negativ ist.

Nach einer Vielzahl von Versuchen ist festzustellen, daß dadurch, daß der in Fig. 1 dargestellten Anordnung gemäß der Erfindung eine Diode 46 und ein dazu parallelliegender Kondensator 47 zwischen der Basis des Transistors 6 und dem Emitter des Transistors 5 hinaigeiügt sind, der erwünschte Schutz erzielt wird, indem für die Elemente der Verstärkerstufe die in der nachstehenden Tabelle zur Veranschaulichung aufgeführten Werte benutzt werden.

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Bezeichnung Werte 2 O 3 4 2 7 D

Diode 14 20 A, 200 V

Diode 18 Schaltdiode

Diode 46 Schaltdiode

Kondensator 47 0,1 ,uF 20%

Transistor 5 SES 607 (SESCO) oder äquivalenter Typ

Transistor 6 2 N 3054 oder 2 N 5496 oder äquivalen

ter Typ

Transistor 17 BC 337 el 25 oder äquivalenter Typ

Eine derartige Anordnung bewirkt damit einen vollkommenen Schutz der Verstärkerstufe, und zwar insbesondere im Augenblick des Vorhandenseins von negativen Spannungswerten an der Primärwicklung der Zündspule bzw. Spule während der Zündung,

Es dürfte einzusehen sein, daß dieser Schutz in gleicher Weise mit derselben Wirksamkeit bei der in der vorliegenden Fig. 1 dargestellten Anordnung anwendbar bzw. erreichbar ist.

Es dürfte ferner einzusehen sein, daß ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken Modifikationen der betreffenden Ausführungsformen vorgenommen werden können; so können z.B. die Operations-Verknüpfungsglieder 37, 38, 39 von anderer Art sein als dies oben beschrieben worden ist.

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung für eine elektronische Zündanlage eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, nach Patent .... (Dt.-Anm. P 24 33 462.1), dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (33) vorgesehen ist, die den Schutz eines Verstärkerelernents (36) aufzuheben vermag und die eine Verknüpfungsschaltung (37, 38, 39, 41) enthält, welche Informationssignale von einer Verzögerungsschaltung (31), von einer Zündsignalsteuereinrichtung (7) und von einer das Verstärkerelement (36) schützenden Schutzschaltung (32) erhält, derart, daß in dem Fall, daß die Schutzschaltung (32) einer normalen Speisespannung ausgesetzt ist, durch eines der beiden weiteren Informationssignale die Form des Signals für den die Eingangsstufe des Verstärkerelements (36) bildenden Steuertransistor (6) gesteuert ist, und daß in dem Fall, daß die Schutzschaltung (32) einer erhöhten Speisespannung ausgesetzt ist, durch die invertierte Form des dritten Informationssignals der betreffende Transistor (6) derart gesteuert ist, daß bei oberhalb eines bestimmten Wertes liegender Speisespannung die Ladezeit der Zündspule (1) sehr deutlich vermindert ist, und daß zwischen dem Emitter des mit der Primärwicklung (2) der Hochspannungsspule (1) in Reihe liegenden Transistors (5) und der Basis des die Eingangsstufe des Verstärkerelements (36) bildenden Transistors (6) ein aus einer dritten Diode (46) und einem dazu parallelliegenden Kondensator (47) bestehendes Dioden-Kondensator-Parallelglied (46,47) derart angeschlossen ist, daß der Schutz der betreffenden Transistoren (5, 6) für den Fall sichergestellt ist, daß die Spannung an der Primärwicklung (2) der Hochspannungsspule (1) auf Grund von kurzzeitigen Überspannungen negativ ist.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (33) ein erstes NAND-Verknüpfungsglied (37), welches zum einen über einen Inverter (40) die von der Zündsignal-Steuerschaltung (7) abgegebenen Informationssignale und zum anderen die von der Schutzschaltung (32) abgegebenen Informationssignale aufnimmt, ein zweites NAND-Glied (38), welches zum einen über einen Inverter (41) die von der Verzögerungsschaltung (31) abgegebenen Informationssignale aufnimmt, und ein drittes NAND-Glied (39) enthält, welches die von den beiden genannten NAND-Gliedern (37, 38) abgegebenen Informationssignale aufnimmt, derart, daß entsprechend dem Zustand der Schutzschaltung (32) das erste oder zweite NAND-Glied (37, 38) den Zustand des dritten NAND-Gliedes (39) und damit die Ladezeit der Hochspannungsspule (1) und den Zündzeitpunkt zu steuern gestattet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündsignal in der Ebene des Zündsignal-Auslösesignals (7) entnommen ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahme des ZUndsignals am Ausgang der Verzögerungsschaltung (31) in dem Fall erfolgt, daß eine der beiden Flanken des Zündsignals nicht dazu heranziehbar ist, eine einwandfreie Ladung der Zündspule (1) zu bewirken.

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